Металлические тензодатчики веса/силы

Металлический тензодатчик веса/силы (Рисунок 2) обычно содержит проводник, представляющий собой тонкий слой металла, нанесенный на изолятор. Сопротивление проводника определяется его геометрическими размерами. При сжатии или растяжении изолятора проводник также изменит свою форму, и его сопротивление изменится. Тензодатчики характеризуются очень малым сопротивлением и еще меньшими изменениями этого сопротивления. Преимущество тензодатчиков в том, что они могут быть использованы для измерения веса (например, грузовика) на весах без каких-либо движущихся частей. Такой тензодатчик является структурной частью весов, прогибающихся под нагрузкой. Заметим, что гибкий элемент датчика может быть напечатан на подложке или даже на алюминиевой опоре, будучи от нее изолированным (Рисунок 2а). Как показано на Рисунок 2б чувствительная часть тензодатчика обычно собрана по мостовой схеме. В данном примере отношение R1/R2 равно R3/Rs (Rs - сопротивление тензодатчика), когда тензодатчик не нагружен. При выполнении этого условия выходное напряжение Voux равно нулю. Если тензодатчик деформируется под действием веса или силы, и его сопротивление изменяется, у моста наступает разбаланс, R1/R2 уже становится не равным R3/Rs (так как Rs изменилось). Выходное напряжение может быть усилено и измерено. Преимущество мостовой схемы в том, что она служит фильтром для различных шумов (таких как пульсации, например) входного напряжения. Выходное напряжение будет зависеть от входного, но изменения входного напряжения не повлияют значительно на выходное напряжение.

Так как сопротивление тензодатчика очень мало, его выходное напряжение должно быть усилено во много раз перед измерением. Типичный тензодатчик имеет сопротивление порядка 100 Ом, и в практических применениях должен чувствовать крайне малые изменения сопротивления - на уровне 0.0002% от номинальной величины. Тензодатчики в различном конструктивном исполнении применяются для измерения веса, силы и давления. Промышленностью также выпускаются полупроводниковые тензодатчики с микромеханическими сопротивлениями, нанесенными на кремниевую подложку. Преимущество такой технологии в том, что схемы усиления и обработки сигнала могут быть размещены на том же кристалле.

Рисунок 2 - Металлический тензодатчик веса/силы

Интересное из раздела

Использование специализированных микропроцессоров
Рассмотрим преимущества цифровой обработки сигналов (ЦОС) на сравнении аналоговых и цифровых фильтров. Цифровые фильтры всё чаще находят своё применение в м ...

Исследование входных цепей радиоприемников
Цель работы: Закрепление теоретических знаний и экспериментальное исследование входных цепей при емкостной, индуктивной и смешанной связи с ненастрое ...

Проектирование двухполупериодного выпрямителя и Г-образного индуктивно-емкостного фильтра
Электроника это наука, которая охватывает не только технику слабых токов, но технику сильных токов, обычно относящихся к электротехнике, поскольку она опер ...